2018年4月1日,Horticulture Research在线发表了中国农业科学院茶叶研究所杨亚军研究员与王新超研究员为通讯作者的题为“Transcriptional analysis and histochemistry reveal that hypersensitive cell death and H2O2 have crucial roles in the resistance of tea plant (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) to anthracnose”的研究论文。

炭疽病对我国茶叶生产造成严重损失。虽然在其他植物中已报道参与炭疽病抗性的基因及生物过程,但茶树对炭疽病的分子响应尚不清楚。该研究以茶树易感品种龙井43和抗病品种中茶108为材料,对接种炭疽菌后两个品种叶片的转录组变化进行了比较分析。结果发现,抗病和易感品种与其相应的对照(0 h)之间分别有9015个和8624个基因存在表达差异。两个品种的差异表达基因(DEG)均富集到215条通路中,包括对糖代谢、植物激素、活性氧(ROS)、生物刺激与信号转导、跨膜转运蛋白活性、蛋白酶活性以及信号受体活性的响应,但中茶108DEG的表达水平高于龙井43。此外,功能富集分析结果表明,H2O2代谢、细胞死亡、次生代谢以及碳水化合物代谢参与中茶108的防御反应,共鉴定出88个关键基因。蛋白质相互作用(PPI)网络表明,推测的促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)级联被抗性(R)基因激活并介导下游的防御反应。此外,组织化学分析证实,中茶108菌丝侵染部位周围出现强烈的超敏反应(HR)和H2O2积累。

总结而言,该研究结果表明,HR和H2O2积累是茶树炭疽病防御反应的关键机制,可能由R基因通过MAPK级联激活。

Fig. 1 Altered disease resistance of resistant (ZC108) and susceptible (LJ43) tea plant leaves to anthracnose.

Fig. 7 Hypothetical model for Ca. sinensis defence against anthracnose based on the results of our study.